JPH117910A

JPH117910A - 画像形成装置と画像表示装置

Info

Publication number: JPH117910A
Application number: JP16089697A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Osato; 陽一大里; Yoshimasa Okamura; 好真岡村; Nobuaki Oguri; 宣明大栗; Kazuo Kuroda; 和生黒田; Hirotsugu Takagi; 博嗣高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2017-06-18
Also published as: JP3302298B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成層値のスペーサに、その高抵抗膜に
電子線が当って放出する２次電子量は、高抵抗膜の面内
で帯電が除去される程度にバラツキを除去し、安定性が
高いスペーサ用帯電防止膜を提供する。【解決手段】真空雰囲気を維持する外囲器と、電子を
放出するための電子源と、電子の衝突により発光する蛍
光体を有する画像形成部材と、電子を画像形成部材に向
けて加速するための加速電極と、耐気圧構造体としての
スペーサとを有する画像形成装置において、該スペーサ
が高抵抗膜により被覆されており、該スペーサはあらか
じめ本装置の組み立て行程における最高温度以上の温度
で熱処理されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に真空容器内のスペーサを高抵抗膜により被覆し
ている画像形成装置及びこれを用いた画像表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、たとえば表面伝導型放出素子や、電界放出
型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型
放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られてい
る。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
M.I.Elinson,Radio Eng.ElectronPhys.,10,1290,(196
5)や、後述する他の例が知られている。表面伝導型放出
素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平
行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用
するものである。この表面伝導型放出素子としては、前
記エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたものの他
に、Ａｕ薄膜によるもの［G.Dittmer:"Thin Solid Fi
lms",9,317(1972)］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂ 薄膜による
もの［M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED
Conf.",519(1975)］や、カ−ボン薄膜によるもの［荒
木久他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８
３）］等が報告されている。

【０００４】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図１５に前述のM.Hartwellらによる
素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３
００４に後述の通電フォ−ミングと呼ばれる通電処理を
施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図
中の間隔Ｌは、０.５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０.１［ｍ
ｍ］で設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出
部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で
示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出
部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。

【０００５】また、M.Hartwellらによる素子をはじめと
して、上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出
を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォ−ミングと呼
ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を
形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォ−ミ
ングとは、導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電
圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりと
したレ−トで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電
性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変
質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５
を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形
もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂
が発生する。前記通電フォ−ミング後に導電性薄膜３０
０４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近に
おいて電子放出が行われる。

【０００６】また、ＦＥ型の例は、たとえば、W.P.Dyke
&W.W.Dolan,"Field emission",Advance in Electron
Physics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,"Phys
icalproperties of thin-film field emission catho
des with molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,524
8(1976)などが知られている。

【０００７】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１６に前述のC.A.Spindｔらによる素子の断面図を示
す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電
材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコ−
ン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲ−ト電極である。
本素子は、エミッタコ−ン３０１２とゲ−ト電極３０１
４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコ
−ン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるもので
ある。また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１６のよ
うな積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行に
エミッタとゲ−ト電極を配置した例もある。

【０００８】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
C.A.Mead,"Operationof tunnel-emission Devices,J.
Appl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。ＭＩＭ
型の素子構成の典型的な例を図１７に示す。同図は断面
図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は
金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングスト
ロ−ム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００
オングストロ−ム程度の金属よりなる上電極である。Ｍ
ＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の
間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３
の表面より電子放出を起こさせるものである。

【０００９】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒ−
タ−を必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
−タ−の加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１０】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。

【００１１】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、たとえば特開昭６４−３１３３２号公報に
おいて開示されるように、多数の素子を配列して駆動す
るための方法が研究されている。

【００１２】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、荷電ビ−ム源、等が研究されている。特
に、画像表示装置への応用としては、たとえばUSP5,06
6,883や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２
８１３７号公報において開示されているように、表面伝
導型放出素子と電子ビ−ムの照射により発光する蛍光体
とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されてい
る。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用い
た画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置より
も優れた特性が期待されている。たとえば、近年普及し
てきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるため
バックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優
れていると言える。

【００１３】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるUSP4,904, 895に開示さ
れている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例と
して、たとえば、R.Meyerらによる［R.Meyer:"Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI",Tech.Dige
st of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.,Nagah
ama,pp.6〜9(1991)］で報告された平板型表示装置が知
られている。

【００１４】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、たとえば特開平３−５５７３８号公
報に開示されている。

【００１５】上記の様な電子放出素子を用いた画像形成
装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペー
スかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に
置き換わるものとして注目されている。

【００１６】図１８は平面型の画像表示装置をなす表示
パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すた
めにパネルの一部を切り欠いて示している。

【００１７】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６およびフュースプレート３
１１７により表示パネルの内部を真空に維持するための
外囲器（気密容器）を形成している。

【００１８】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子
３１１２が、ｎ×ｍ個形成されている。（ｎ、ｍは２以
上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じ適宜
設定される。）また、前記ｎ×ｍ個の冷陰極素子３１１
２は、図１８に示すとおり、ｍ本の行方向配線３１１３
とｎ本の列方向配線３１１４により配線されている。こ
れら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３
１１３および列方向配線３１１４によって構成される部
分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１
１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分に
は、両配線間に絶縁層(不図示)が形成されており、電気
的な絶縁が保たれている。

【００１９】フェースプレート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、育（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図
示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあ
り、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の
面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成さ
れている。

【００２０】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行
方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖは高電圧を供給する
メタルバック３１１９と各々電気的に接続している。

【００２１】また、上記気密容器の内部は１０^-6Ｔｏｒ
ｒ程度の真空に保持されており、画像表示装置の表示面
積が大きくなるにしたがい、気密容器内部と外部の気圧
差によるリアプレート３１１５およびフェースプレート
３１１７の変形あるいは破壊を防止する手段が必要とな
る。リアプレート３１１５およびフェースプレート３１
１７を厚くすることによる方法は、画像表示装置の重量
を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像
のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図１８において
は、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための
構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）３１２
０が設けられている。このようにして、マルチビーム電
子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８が形成
されたフェースプレート３１１６間は通常サブミリない
し数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真
空に保持されている。

【００２２】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし十数［ｋＶ］の高圧を印加して、上
記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７
の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をな
す各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示され
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像表示
装置の表示パネルにおいては、以下のような問題点があ
った。

【００２４】第１に、スペーサ３１２０の近傍から放出
された電子の一部がスペーサ３１２０に当たることに
より、あるいは放出電子の作用で、スペーサ帯電をひき
おこす可能性がある。このスペーサの帯電により冷陰極
素子３１１２から放出された電子はその軌道を曲げら
れ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達し、ス
ペーサ近傍の画像がゆがんで表示される。

【００２５】第２に、冷陰極素子３１１２からの放出電
子を加速するためにマルチビーム電子とフェースプレー
ト３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち、１ｋ
Ｖ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３
１２０表面での沿面放電が懸念される。特に、上記のよ
うにスペーサが帯電している場合は、放電が誘発される
可能性がある。

【００２６】この問題点を解決するために、スペーサに
微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がなさ
れている（特開昭５７−１１８３５５号公報、特開昭６
１−１２４０３１号公報）。そこでは絶縁性のスペーサ
の表面に高抵抗薄膜を形成することにより、スペーサ表
面に微小電流が流れるようにしている。ここで用いられ
ている帯電防止膜は酸化スズ、あるいは酸化スズと酸化
インジウム混晶薄膜や金属膜である。

【００２７】上記提案に使用された酸化スズ等の半導体
型薄膜はガスセンサに応用されるほど酸素等のガスに敏
感なため雰囲気でその抵抗値が変化しやすい。また、こ
れらの材料あるいは金属膜は比抵抗が小さいために高抵
抗化するには島状に成膜したり、極めて薄膜化する必要
がある。すなわち、従来の高抵抗膜は成膜の再現性が難
しかったり、ディスプレイ作製工程でのフリット封着や
ベーキングといった熱工程で抵抗値が変化しやすいとい
う欠点があった。

【００２８】また、スペーサ３１２０の近傍から放出さ
れた電子の一部が高抵抗膜に当たる際に放出される２次
電子量は、高抵抗膜の状態、膜厚に依存するために、高
抵抗膜を島状に成膜したり、極めて薄い膜として成膜す
る場合、高抵抗膜の面内で帯電状態にバラツキがでると
いう欠点があった。

【００２９】本発明は上記従来スペーサの欠点を克服す
るものであり、安定性が高いスペーサ用帯電防止膜およ
びそれを用いた画像画像形成装置を提供するものであ
る。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
構成を有する電子線装置により達成される。すなわち、
本発明は、真空雰囲気を維持する外囲器と、電子を放出
するための電子源と、電子の衝突により発光する蛍光体
を有する画像形成部材と、電子を画像形成部材に向けて
加速するための加速電極と、耐気圧構造体としてのスペ
ーサとを有する画像形成装置において、該スペーサが高
抵抗膜により被覆されており、該スペーサはあらかじめ
本装置の組み立て行程における最高温度以上の温度で熱
処理されていることを特徴とする。

【００３１】また、上記画像形成装置において、前記ス
ペーサの熱処理が、前記本装置の組み立て行程における
最高温度での行程と同一の雰囲気中で行われることを特
徴とする。また、前記スペーサを被覆する高抵抗膜が酸
化ニッケル、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化クロムから選ばれ
る少なくとも１つの材料であることを特徴とする。さら
に、前記スペーサを被覆する高抵抗膜の厚みが２０ｎｍ
以上であることを特徴とする。また、前記スペーサ１個
当たりの消費電力が１Ｗ以下であることを特徴とする。
また、前記スペーサがＮａを含有するガラスからなり、
前記スペーサと高抵抗膜との中間に窒化シリコン膜を有
することを特徴とする。くわえて、前記高抵抗膜が前記
電子源の駆動用配線および前記加速電極に電気的に接続
されていることを特徴とする。また、前記抵抗膜が低抵
抗膜を介して前記電子源の駆動用配線および前記加速電
極に電気的に接続されていることを特徴とする。

【００３２】また、上記画像形成装置において、前記電
子源が複数の表面伝導型電子放出素子であることを特徴
とする。また、上記画像形成装置において、前記スペー
サが高抵抗膜により被覆されており、高抵抗膜がＮｉＯ
膜の場合はその膜厚が２０〜５０ｎｍであり、Ｆｅ₂Ｏ₃
膜の場合はその膜厚が５０〜３００ｎｍであり、ＺｎＯ
膜の場合はその膜厚が１０〜２０ｎｍであり、Ｃｒ₂Ｏ₃
膜の場合はその膜厚が５０〜３００ｎｍであることを特
徴とする。さらに、本発明の画像表示装置は、マトリク
ス状のクロス点に形成された電子放出素子に画像信号に
応じた信号を加えることにより、フェースプレート上に
画像を視認することができるように、上記画像形成装置
を用いたことを特徴とする。

【００３３】［作用］次に本発明の画像形成装置におい
て重要な構成部分であるスペーサについて図１２１を用
いて詳細に説明する。

【００３４】（スペーサ１０２０の材質について）スペ
ーサ１０２０としては、電子源用行配線１０１４とメタ
ルバック１０１９間に加えられる１ＫＶから３０ＫＶ程
の高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつ大気圧や不
意の衝撃による外囲器の破壊を防止することができ、封
着工程で、破損しないものであれば、どのようなもので
あってもかまわない。

【００３５】スペーサ１０２０の絶縁性基材１として
は、例えば石英ガラス、青板ガラス、アルミナなどのセ
ラミックス部材などが挙げられる。そしてその熱膨張率
が外囲器および電子源の絶縁性基板をなす部材と近いも
のが好ましい。

【００３６】（高抵抗膜２について）高抵抗膜２として
は、帯電防止効果があり、スペーサ１０２０の両端に高
電圧が加えられてもリーク電流が小さいことが必要であ
る。これらを考慮するとその表面抵抗値が、１０⁵から
１０¹²（オーム／□）の範囲であることが好ましい。

【００３７】この材料としては、単一材料を用いて所定
の表面抵抗を得ようとすればたとえばシリコン、ゲ
ルマニウム、ガリウムヒ素などの半導体、酸化錫、酸化
ニッケル、酸化亜鉛，などの酸化物半導体を用いること
ができる。

【００３８】しかし実際にはその表面抵抗値が、１０⁵
から１０¹²（オーム／□）の範囲である材料は誘電体に
近いもので、膜厚、膜形成条件などを十分検討しないと
好ましいものが得られないのが実情である。

【００３９】実施例にて詳しく説明するが、画像形成装
置として組み立てられる際に４００ないし５００℃の高
温で処理されるので、組み立て温度で酸化あるいは分解
の反応の起こらない材料を用いることが必要である。表
面抵抗も、変化しない材料を用いることが望ましいが、
４００ないし５００℃の高温処理後に所定の表面抵抗値
になるように材料、組み合わせ比率を設計しなければな
らない。

【００４０】高抵抗膜２にはさらにいくつかの特性が求
められる。ひとつは、表面抵抗値の温度変化が小さいこ
とである。一般に、半導体膜は温度が上昇すると電荷を
運ぶ担体の数が増加して、抵抗値が小さくなる。しか
し、スペーサ１０２０に高電圧を加えた時、リーク電流
で加熱され、さらに抵抗値が小さくなると、どんどん電
流が流れ出す熱暴走が起こる。

【００４１】このため、高抵抗膜２の表面抵抗値は１０
０℃の温度上昇でも（１／１０）倍以下に低下しないよ
うに材料を選択する必要がある。

【００４２】もうひとつは、画像形成装置として長時間
稼働後も、高抵抗膜２の表面抵抗値の変化が小さいこと
である。

【００４３】上記のように電子源から放出された電子は
蛍光体、スペーサ、残留ガス分子と衝突して、種々のイ
オンを発生させる。これらのイオンおよび残留ガス分子
はすこしづつ高抵抗膜２の上に堆積する。そこで、表面
吸着で抵抗値が大きく変化するもの（通常は、吸着によ
って抵抗値が小さくなる）は、好ましくない。実験の結
果では、高抵抗膜２の膜厚が２０ｎｍ以下の場合には表
面抵抗値の経時変化が大きい。

【００４４】また、ソーダライムガラスなどアルカリ成
分を多く含むスペーサ基板では、画像表示として組み立
て封着時に高温で処理される際、あるいは高電圧印加時
に、ナトリウム元素などが基板表面に析出したり化合物
を形成したりする。この影響で、スペーサと上下プレー
トとの接続が不良になったり、抵抗の低い領域が形成さ
れたりする。

【００４５】スペーサの抵抗値が場所（高さ方向）によ
って変化した場合、以下のように形成画像に乱れが生じ
る。（１）蛍光体１０１８のあるフェースプレート１０１７
の近傍において、スペーサ１０２０の表面抵抗が増加し
ている場合、電界がフェースプレート１０１７側に集中
し、電子ビームはスペーサ１０２０から離れる方向に曲
がる。スペーサ１０２０とフェースプレート１０１７と
の電気的接続が不良の場合にも、同様に電子ビームの曲
がりを生じる。（２）電子源基板のあるリアプレート側近傍でスペーサ
表面抵抗が増加した場合、電界がリアプレート側に集中
し、電子ビームはスペーサに近ずく方向に曲がる。スペ
ーサ１０２０と電子源配線との電気接続が不良の場合に
も、同様に電子ビームの曲がりが生じる。

【００４６】本願発明者の鋭意検討の結果により、スペ
ーサ１０２０の表面抵抗値に場所ムラを生じさせない、
すなわちスペーサ１０２０の抵抗値を安定化させるため
には、高抵抗値を画像形成装置の組み立て工程で受ける
最高温度以上で熱処理することが有効であることが見い
だされた。さらには、画像形成装置の組み立て工程にお
ける最高温度となる工程と同じ雰囲気で熱処理すること
が組み立て工程中でのスペーサ１０２０の抵抗値の安定
化に有効であることもわかった。

【００４７】スペーサ１０２０の抵抗値範囲を満足する
高抵抗膜材料としては、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化亜
鉛、酸化クロムが適する。これらの材料をスペーサ１０
２０に被覆する方法として、真空蒸着法、スパッタ法、
化学的気相堆積法など真空成膜法や、有機溶媒あるいは
分散溶液法をディッピング、スピンコート法等で塗布
後、焼成する方法が適応可能であり、対象となる材料に
応じて適宜選択される。

【００４８】さらに、基板の影響を抑えるために、アル
カリ元素が高抵抗膜２に拡散するのをブロックする効果
のある図６に示す下引き層６１を、スペーサ基板１と高
抵抗膜２の間に設けることもできる。

【００４９】下引き層６１には緻密な膜を形成する材料
が好ましく、チッ化ケイ素、酸化アルミなどの薄膜を５
０ｎｍ以上、好ましくは２００ｎｍ以上の厚さに設ける
ことで大きな効果を得られる。

【００５０】

【発明の実施の形態】

［画像形成装置の表示パネルの構成と製造法］次に、本
発明を適用した画像形成装置の表示パネルの構成と製造
法について、具体的な例を示して説明する。

【００５１】図１は、実施形態に用いた表示パネルの斜
視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り
欠いて示している。

【００５２】図中、１０１５はリアプレート、１０１６
は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５
〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各材料の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえばフリット
ガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部に真空に排気する方
法については後述する。また、上記気密容器の内部は１
０^-6［Ｔｏｒｒ］程度の真空に保持されるので、大気圧
や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を防止する方法
で、耐大気圧構造体として、スペーサ１０２０が設けら
れている。

【００５３】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２
がｎ×ｍ個形成されている。ここで、ｎ，ｍは、２以上
の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜
設定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目
的とした画像形成装置においては、ｎ＝３０００，ｍ＝
１０００以上の数を設定することが望ましい。前記ｎ×
ｍ個の冷陰極素子は、ｍ本の行方向配線１０１３とｎ本
の列方向配線１０１４により単純マトリックス配線され
ている。前記、１０１１〜１０１４によって構成される
部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。

【００５４】［マルチ電子ビーム源の構成］本発明の画
像形成装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子
を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子
の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、
たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ
型などの冷陰極素子を用いることができる。

【００５５】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）を基板上に配列して単純マトリクス配線した
マルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【００５６】図２に示すのは、図１の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上
には、後述の図１０２で示すものと同様な表面伝導型放
出素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１０
０３と列方向配線電極１００４により単純マトリクス状
に配線されている。行方向配線電極１００３と列方向配
線電極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁層
（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれて
いる。

【００５７】図２のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図３に示
す。

【００５８】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向電極１００３、列方向配線電
極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導
型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方
向配線電極１００３および列方向配線電極１００４を介
して各素子に給電して通電フォーミング処理（後述）と
通電活性化処理（後述）を行うことにより製造した。

【００５９】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０
１１自体を用いてもよい。

【００６０】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣ
ＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えば図４の
（Ａ）に示すように、ストライプ状に塗り分けられ、蛍
光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設け
てある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビ
ームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが
生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止する事などである。黒色の導電体
１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目
的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。

【００６１】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図４（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるもの
ではなく、たとえば図４（Ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。

【００６２】なお、モノクロームの表示パネルを作製す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。

【００６３】また、図１に示すように、蛍光膜１０１８
のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメ
タルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１
９を設けた目的は蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡
面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突
から蛍光膜１０１８を保護する事や、電子ビーム加速電
圧を印加するための電極として作用させる事や蛍光膜１
０１８を励起した電子の導電路として作用させる事など
である。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフ
ェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表
面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法に
より形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光
体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用い
ない。

【００６４】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間
に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００６５】図５は図１のＡ−Ａ′の断面模式図であ
り、各部の番号は図１に対応している。スペーサ１０２
０は、絶縁性部材１の表面に帯電防止を目的とした高抵
抗膜２を成膜し、大気を支持するのに必要ば数だけ、か
つ必要な間隔をおいて配置され、フェースプレートの内
側および基板１０１１の表面に接合材１０４０により固
定される。また、高抵抗膜２は、絶縁性部材１の表面の
うち、少なくとも気密容器内の真空中に露出している面
に成膜されており、スペーサ１０２０上の低抵抗膜６２
および接合材１０４１を介して、フェースプレート１０
１７の内側（メタルバック１０１９等）及び基板１０１
１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１
４）に電気的に接続される。ここで説明される態様にお
いてはスペーサ１０２０の形状は薄板状とし、行方向配
線１０１３に平行に配置され、行方向配線１０１３に電
気的に接続されている。

【００６６】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４とフ
ェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９と
の間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、
かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する程度の
導電性を有する必要がある。この点に関しては、既に述
べた通りである。

【００６７】スペーサ１０２０の絶縁性部材１として
は、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少し
たガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセラミッ
クス部材等が挙げられる。なお、絶縁性部材はその熱膨
張率が気密容器および基板１０１１を成す部材と近いも
のが好ましい。

【００６８】また、高抵抗膜２としては、既に述べたよ
うに帯電防止効果の維持及びリーク電流による消費電力
抑制を考慮して、その表面抵抗値Ｒｓが１０⁵ ［Ω／
□］から１０¹²［Ω／□］の範囲のものであることが好
ましく、その材料としては前述の各種の材料が用いられ
る。

【００６９】また、図６に示すように低抵抗膜６２は、
高抵抗膜２に比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、
Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａ
ｕ，ＲｕＯ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラ
ス等から構成される印刷導体、あるいはＩｎ₂ Ｏ₃ −Ｓ
ｎＯ₂ 等の透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等
より適宜選択される。

【００７０】接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方
向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気的に
接続するように導電性をもたせる必要がある。すなわ
ち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを添加し
たフリットガラスが好適である。

【００７１】また、Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ
およびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを
電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端
子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方
向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム
源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートの
メタルバック１０１９と電気的に接続している。

【００７２】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０^-7［Ｔｏｒｒ］程度
の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、
気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前ある
いは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不
図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａを主成
分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱に
より加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の
吸着作用により気密容器内は１×１０^-5ないしは１×１
０^-7［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００７３】以上説明した表示パネルを用いた画像形成
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし十数［ｋＶ］の高圧を印加して、上
記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７
の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をな
す各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示され
る。

【００７４】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１
２との距離ｄは０.１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メ
タルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．
１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００７５】以上、本発明の実施形態の表示パネルの基
本構成と製法、および画像形成装置の概要を説明した。

【００７６】［マルチ電子ビーム源の製造方法］次に、
前記実施形態の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源
の製造方法について説明する。本発明の画像形成装置に
用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリ
クス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状
あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面
伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰
極素子を用いることができる。

【００７７】ただし、表面画面が大きくてしかも安価な
形成装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしか
も均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コス
トの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表
面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大
面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者
らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしく
はその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像形成
装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であ
ると言える。そこで、上記実施形態の表示パネルにおい
ては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適
な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法およ
び特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【００７８】電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜
から形成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、
平面型と垂直型の２種類があげられる。（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初に、平面型の
表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明す
る。図７に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構
成を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）で
ある。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素
子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォー
ミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電
活性化処理により形成した薄膜である。

【００７９】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばＳｉＯ₂ を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。

【００８０】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはＩｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ をはじめとする金属
酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜
材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、た
とえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ
ー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて
用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえ
ば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００８１】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメータ
ーの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００８２】また、導電性薄膜１１０４の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要求
として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。

【００８３】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１
０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件、などである。具体的には、
数オングストロームから数千オングストロームの範囲の
なかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングス
トロームから５００オングストロームの間である。

【００８４】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｔａ，
Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＡｎＯ
₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ ₂ Ｏ₃ ，などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ
₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ ，などをはじめとする硼化物や、
ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，など
をはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，な
どをはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどをはじめと
する半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中
から適宜選択される。

【００８５】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０³ から１０⁷ ［オーム／ｓｑ］の範囲に含まれるよ
う設定した。

【００８６】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図７の例においては、下
から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。

【００８７】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロームから数百オングストローム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電
子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困
難なため、図７においては模式的に示した。

【００８８】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。

【００８９】薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、も
しくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストロ
ーム］以下とするが、３００［オングストローム］以下
とするのがさらに好ましい。なお、実際の薄膜１１１３
の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図７に
おいては模式的に示した。また、平面図（ａ）において
は、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【００９０】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【００９１】すなわち、基板１１０１には青板ガラスを
用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用い
た。素子電極の厚さｄは１０００［オングストロー
ム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメーター］とした。

【００９２】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストロ
ーム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。

【００９３】（平面型の表面伝導型放出素子の製造方
法）次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子の製造方
法について説明する。図８の（ａ）〜（ｄ）は、表面伝
導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各
部材の表記は前記図７と同一である。

【００９４】（１）まず、図８（ａ）に示すように、基
板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。

【００９５】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる（堆積する方法としては、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
いればよい。）。その後、堆積した電極材料を、フォト
リソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニング
し、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。

【００９６】（２）次に、図８（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【００９７】形成するにあたっては、まず前記（ａ）の
基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理し
て微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッ
チングにより所定の形状にパターニングする。ここで、
有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を
主要元素とする有機金属化合物の溶液である（具体的に
は、本実施形態では主要元素としてＰｄを用いた。ま
た、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を用
いたが、それ以上のたとえばスピンナー法やスプレー法
を用いてもよい。）。

【００９８】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗
布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。

【００９９】（３）次に、図８（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１
０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理
を行って、電子放出部１１０５を形成する。

【０１００】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電膜薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【０１０１】通電方法をより詳しく説明するために、図
９に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜の
電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜
をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好まし
く、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス幅
Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加し
た。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次
昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニ
タするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角波
パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１
１１で計測した。

【０１０２】実施形態においては、たとえば１０^-5［ｔ
ｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス
幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ
秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０.１［Ｖ］
ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたび
に１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォ
ーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニ
ターパルスの電圧Ｖｐｍは０.１［Ｖ］に設定した。そ
して、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１
×１０⁶ ［オーム］になった段階、すなわちモニターパ
ルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１
０^-7［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にか
かわる通電を終了した。

【０１０３】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０４】（４）次に、図８の（ｄ）に示すように、
活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３
の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、
電子放出特性の改善を行う。

【０１０５】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである（図においては、炭素
もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１１３とし
て模式的に示した。）。なお、通電活性化処理を行うこ
とにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放
出電流を典型的には１００倍以上に増加させることがで
きる。

【０１０６】具体的には、１０^-4ないし１０^-5［ｔｏｒ
ｒ］の範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に
印加することにより、真空雰囲気中に存在する有機化合
物を起源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。
堆積物１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラフ
ァイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその
混合物であり、膜厚は５００［オングストローム］以
下、より好ましくは３００［オングストローム］以下で
ある。

【０１０７】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０の（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施形態においては、一
定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行
ったが、具体的には、矩形波の電圧Ｖａｃは１４
［Ｖ］、パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ４
は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本
実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件で
あり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、
それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０８】図８の（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている（なお、基板１１０１を、
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。）。活性化用電源１１１２から電圧を印加す
る間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活
性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１
２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出
電流Ｉｅの一例を図１５（ｂ）に示すが、活性化電源１
１１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過
とともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほ
とんど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほ
ぼ飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加
を停止し、通電活性化処理を終了する。

【０１０９】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１１０】以上のようにして、図８（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１１】（垂直型の表面伝導型放出素子）次に、電
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１１２】図１１は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１
２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部
材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
２１３は通電活性化により形成した薄膜、である。

【０１１３】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段
差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図７の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材
料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部
材１２０６には、たとえばＳｉＯ₂ のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。

【０１１４】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１２の（ａ）〜（ｆ）は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１
１と同一である。

【０１１５】（１）まず、図１２（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１１６】（２）次に、図１２（ｂ）に示すように、
段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁
層は、たとえばＳｉＯ₂ をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を
用いてもよい。

【０１１７】（３）次に、図１２（ｃ）に示すように、
絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１１８】（４）次に、図１２（ｄ）に示すように、
絶縁層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去
し、素子電極１２０３を露出させる。

【０１１９】（５）順に、図１２（ｅ）に示すように、
微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成
するには、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法
などの成膜技術を用いればよい。

【０１２０】（６）次に、前記平面型の場合と同じく、
通電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。
（図８（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミン
グ処理と同様の処理を行えばよい。）（７）次に、前記
平面型の場合と同じく、通電活性化処理を行い、電子放
出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積させる（図８
（ｄ）を用いて説明した平面型の通電活性化処理と同様
の処理を行えばよい。）。

【０１２１】以上のようにして、図１２（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２２】（画像形成装置に用いた表面伝導型放出素
子の特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子
について素子構成と製法を説明したが、次に画像形成装
置に用いた素子の特性について述べる。

【０１２３】図１３に、画像形成装置を用いた素子の、
（放流電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および
（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的
な例を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べ
て著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるう
え、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメ
ータを変更することにより変化するものであるため、２
本のグラフは各々任意単位で図示した。

【０１２４】画像形成装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
ｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１２５】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満
の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。

【０１２６】すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な
閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【０１２７】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１２８】第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して
素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電
圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。

【０１２９】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を画像形成装置に好適に用いることができ
た。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設
けた表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示
画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すな
わち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電
圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子に
は閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子
を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査
して表示を行うことが可能である。

【０１３０】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、階調表示を行うことが可能である。

【０１３１】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。

【０１３２】図２に示すのは、前記図１の表示パネルに
用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、前記図で示したものと同様な表面伝導型放出素子が
配列され、これらの素子は行方向配線電極１００３と列
方向配線電極１００４により単純マトリクス状に配線さ
れている。行方向配線電極１００３と列方向配線電極１
００４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）
が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。

【０１３３】図２のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図３に示
す。なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじ
め基板上の行方向配線電極１００３、列方向配線電極１
００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放
出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配
線電極１００３および列方向配線電極１００４を介して
各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処
理を行うことにより製造した。

【０１３４】

【実施例】

［実施例１］本実施例の平板のスペーサ１０２０は、高
さ３ｍｍ、板厚２００μｍ、長さ４０ｍｍで、ソーダラ
イムガラスの絶縁性基材１からなる。この上にＮａブロ
ック層６１として窒化シリコン膜を０.５μｍ成膜し、
その上に酸化ニッケルからなる高抵抗膜２を成膜した。

【０１３５】本実施例で用いた窒化シリコン膜および酸
化ニッケル膜はスパッタ装置を用いて成膜した。窒化シ
リコン膜は、シリコーンターゲットをアルゴンと窒素の
分圧比１：１、スパッタ圧力を０.６Ｐａに設定し、５
００Ｗの高周波電力を４０分間投入し、成膜した。

【０１３６】酸化ニッケル膜はＮｉＯターゲットをアル
ゴンと酸素の分圧比４：１、スパッタ圧力を０.６Ｐａ
に設定し、５００Ｗの高周波電力を２０分間投入し、１
５０ｎｍの厚さに成膜した。この時の酸化ニッケル膜の
表面抵抗値は、３.５×１０⁸（Ω／□）、スペーサ１個
当たりの抵抗値としては１.２×１０⁷Ωであった。

【０１３７】ここで作成した本実施例１のスペーサ１０
２０を、以下に述べる表示装置組み立て工程で加熱され
る最高温度の４３０℃で清浄な雰囲気の電気炉内で１時
間の熱処理を行った。この理由については後に述べる。

【０１３８】次に、このスペーサ１０２０には、さらに
低抵抗膜６２として、フェースプレート、リアプレート
との接続部に接続部と平行に１００μｍの帯状に０.１
μｍ厚みのＡｕ膜を形成した。

【０１３９】次にスペーサは、Ｘ方向配線上およびフェ
ースプレート上のメタルバックと導電性フリットガラス
を用いて接続される。導電性フリットガラスとは、フリ
ットガラスに導電性微粒子を混合したものを使用し、ス
ペーサ表面の帯電防止（高抵抗２）膜とＸ方向配線ある
いはフェースプレートと電気的に接続した。

【０１４０】フリットガラスは鉛を多く含む低融点ガラ
スである。封着（絶縁性基材１とＸ方向配線あるいはフ
ェースプレートとフリットガラスを融着する）温度は通
常３００℃から５００℃である。

【０１４１】具体的には溶剤に分散したペースト粉末状
フリットガラスを接続すべきＸ方向配線上およびフェー
スプレート上のメタルバック部分にフリットガラスペー
ストをあらかじめ印刷しておく。

【０１４２】次に例えばホットプレート上にリアプレー
トを乗せ、接続すべきＸ方向配線上に石英ガラス製の補
助治具を用いて絶縁性基材１を所定の位置に固定する。

【０１４３】次にフリットガラスが十分に溶融する温
度：例えば４３０℃まで加熱する。約３０分保持した
後、冷却しリアプレート配線上に絶縁性基材１を垂直に
立てた。

【０１４４】次にこのリアプレートにあらかじめペース
ト粉末状フリットガラスを塗布した支持枠とあらかじめ
ペースト粉末状フリットガラスを所定のメタルバック部
分に塗布したフェースプレートを所定の位置に固定し
て、フリットガラスが十分に溶融する温度：本実施例で
は４３０℃まで加熱した。同様に約３０分保持した後、
冷却し気密容器が組みあがった。

【０１４５】使用部材の表面酸化の心配がある場合は、
例えば窒素などの非酸化雰囲気ガス下で組み立てること
が好ましい。また組み立て工程の容易さを考えればでき
るだけ低温で封着することが好ましい。

【０１４６】しかし封着温度については、フリットガラ
スが十分に溶融する温度に達していないと、十分な強度
で接続ができない。

【０１４７】また酸素分圧が例えば１０％程度あれば、
空気中と同様に酸化が進むので非酸化雰囲気ガス下で、
表面酸化なしの条件のもとでの組み立ても簡便な装置構
成では難しい（例えば組み立てをすべて自動化するな
ど）。

【０１４８】なお、リアプレートに形成した電子源は、
Ｘ方向配線１ラインに電子放出素子が４８０個、Ｙ方向
には２４０ラインの電子放出素子からなっている。ま
た、フェースプレートには、それぞれ電子放出素子に対
向して、赤、緑、青の蛍光体が形成されている。

【０１４９】その後、電子放出部を形成するため、常温
で通電フォーマット処理、通電活性化処理を行った。

【０１５０】以上のように完成した気密容器内部を真空
に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排
気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０^-7「Ｔ
ｏｒｒ」程度の真空度まで排気する。気密容器内の真空
度を維持するため、冷陰極素子基板の特性が劣化しない
範囲で加熱（３００℃程度まで）脱気を行い、その後、
排気管をガスバーナーで融着封止した。最後に、封止後
の真空度を維持するために、ゲッター処理を行った。

【０１５１】以上の工程で画像形成装置の組み立てが終
了するが、この間にスペーサ１０２０は封着時に３００
℃から４２０℃で約１時間程度、加熱脱気時に２００℃
から３００℃で約１０時間程度加熱状態におかれる。

【０１５２】このため高抵抗膜２に用いる材料は上記加
熱工程で膜の構造、組成などが変化すると、本来の表面
抵抗値が得られない可能性がある。

【０１５３】以上の工程により作成した画像形成装置の
Ｘ方向配線とＹ方向配線を、不図示の画像信号回路に接
続し、テレビ画像を表示し、次に述べる方法によって画
像の歪み（ビーム軌道曲がり）を測定した。

【０１５４】「ビーム軌道曲がりの評価」上記画像評価
装置で、電子加速電圧Ｖａとして５ｋＶを加えて、電子
放出素子に駆動電圧２０Ｖを加えて、すべての素子を発
光させた。

【０１５５】このとき行方向配線（１８０素子を含む）
１ラインに流れる電流は５１０ｍＡであった。ビーム軌
道曲がりは、スペーサ１０２０に一番近接するＸ方向発
光ラインの各素子について、設計値通りに軌道が曲がっ
ていないか、あるいはスペーサ１０２０に近づく：ビー
ム吸引が起こっていないか、あるいはスペーサ１０２０
から離れる：ビーム反発が起こっていないか、を調べ
た。

【０１５６】この結果、本実施例１では、スペーサでは
軌道曲がりはなかった。

【０１５７】次に「スペーサ表面抵抗分布」測定方法に
ついて述べる。

【０１５８】画像評価装置組み立て工程において、フェ
ースプレートにスペーサを封着した後に、簡易的方法と
してメタルバック１０１９と配線電極１０１４間のスペ
ーサ電極の両端に１００Ｖの直流電圧を印加する。

【０１５９】ここでスペーサ１０２０のリアプレート側
低抵抗膜をアースに接地しておく。

【０１６０】次に、電圧計のプローブの一端をアースに
接地し、他方のプローブ電極をリアプレート側からフェ
ースプレート側へ位置をずらしながら、スペーサ１０２
０に印加されている１００Ｖの電圧の電位分布を測定し
た。

【０１６１】スペーサ１０２０が高さ方向に抵抗値が変
化していなければ、プローブ電極に現れる電位は、リア
プレート接点のアース電位０からフェースプレート接点
の電位１００Ｖまでリアプレートからの距離に比例し
て、直線的に増加するはずである。

【０１６２】しかし、例えばプレートとスペーサ電極部
の接合が不良の場合は該当個所が高抵抗になり、電位変
化が大きくなる。また例えばフェースプレート近くの部
分が吸着物の影響などで抵抗が小さくなると、該当個所
では電位変化が小さくなる。

【０１６３】本実施例１では、リアプレートから１.２
ｍｍ、中央の２.５ｍｍ、３.８ｍｍの三個所で測定した
ところ、それぞれ２４Ｖ、５１Ｖ、７７Ｖであった。直
線性が得られれば、それぞれ２４Ｖ、５０Ｖ、７６Ｖと
なるはずで、実施例１は、殆どズレが無く、良好な電位
分布のない膜であることが確かめられた。

【０１６４】「画像評価装置での耐久試験方法」次に画
像評価装置での耐久試験の方法および結果について述べ
る。

【０１６５】画像評価装置を用いて、電子加速電圧Ｖａ
として５ｋＶを加えて、電子放出素子に２０Ｖ、パルス
幅５０μsec、６０Ｈｚの電圧パルスを印加して、連続
１０００時間にわたる耐久試験を行った。

【０１６６】この後は、前述と同様の条件でビーム軌道
曲がりの評価をおこなった。

【０１６７】このときスペーサ１個当たりに流れるリー
ク電流は３０μＡであった。またスペーサは画像評価装
置１つに２０個配置されているので、リーク電力は合計
で３Ｗになった。

【０１６８】同様に発光ラインを観察したところ、スペ
ーサに隣接した各Ｘ方向ラインの各素子とも設計値通り
軌道曲がりなく光っていた。

【０１６９】このように１０００時間の経過後も多少発
光輝度の低下、スペーサのリーク電流の増加があった
が、使用に耐えるレベルであった。

【０１７０】この１０００時間稼動経過した画像評価装
置を分解後、実施例１のスペーサの表面抵抗分布を前記
と同じ方法で測定評価した。

【０１７１】結果は、リアプレートから１.２ｍｍ、中
央の２.５ｍｍ、３.８ｍｍの三個所で測定し、それぞれ
２５Ｖ、５２Ｖ、７８Ｖであり、耐久試験後も良好な電
位分布のない膜であることが確かめられた。

【０１７２】［比較例１］上記実施例１と同様の方法で
作製したが、スペーサ１０２０の基板１についてはソー
ダライムガラスの絶縁性基板１だけを用いて高抵抗膜２
のないスペーサ比較例１を作製した。

【０１７３】実施例１と同様の方法で評価し、表１に結
果を示す。

【０１７４】ビーム軌道曲がりを測定すると、スペーサ
１０２０に近接したラインでは電子ビームの吸引が起こ
る。吸引されてスペーサ面に衝突した電子は散乱して蛍
光体と衝突するため蛍光面を通して見ると、スペーサ１
０２０の輪郭が白っぽく見える。ＲＧＢのカラー蛍光面
を使うと、この輪郭部に色がついて（実験では緑色にな
った）見えることになる。この現象を色ムラと称してい
る。

【０１７５】［比較例２−５］スペーサ１０２０を組み
立て前に熱処理する温度を変えた以外は、上記実施例１
とまったく同じ方法でスペーサ１０２０を作製、測定評
価した。

【０１７６】前処理温度は、比較例２は２００℃、比較
例３は３００℃、比較例４は５００℃、比較例５は６０
０℃である。

【０１７７】表１の結果を比較すると、組み立て工程温
度よりも低い温度で熱処理した比較例２、３のスペーサ
抵抗値は実施例１に比べて大きな変化はなかった。しか
し、抵抗分布を測定するとリアプレート近くで表面抵抗
値が大きくなった。この結果ビーム軌道は反発の傾向を
示した。またスペーサ１０２０近傍のビームは場所によ
って反発の傾向に大きな差があった（場所によっては、
ビーム吸引の挙動を示した。）。

【０１７８】この理由としては、ＮｉＯ膜が熱工程で構
造が変化するが、組み立て中に例えばフェースプレート
中の蛍光体からの揮発物、素子基板からの揮発物（具体
的には、硫黄、炭素、炭化水素物など）が表面に吸着し
て、膜中に取り込まれる結果熱工程後の膜構造がこれら
の影響のない条件下で熱処理したものと変わってしまう
と考えられる。

【０１７９】また表面吸着が不均一であると、熱処理後
の膜も特性が不均一になると考えられる。

【０１８０】組み立て工程温度よりも高い温度で熱処理
した比較例４、５のスペーサ抵抗値は実施例１に比べて
小さくなる傾向を示した。

【０１８１】これは主として絶縁性基材１ (ソーダガラ
ス）中のＮａなどのアルカリ元素が、ＳｉＮ膜を通して
ＮｉＯ膜まで拡散し、膜の抵抗値を小さくしたと考えら
れる。

【０１８２】特に６００℃熱処理をした比較例５は高抵
抗膜２（ＮｉＯ）の抵抗値が下がりすぎ、高電圧を印加
することができなかった。

【０１８３】このように組み立て工程中に膜特性が変化
するのを抑えるにはあらかじめ工程中の最高温度に近い
温度で熱処理を行うことが重要である。また組み立て工
程温度で高抵抗膜２の抵抗値を変化させる元素を含む絶
縁性基材をつかう限りは、その最高温度を大きく超えて
熱処理することは好ましくない。

【０１８４】これはＮｉＯ膜に限らず、５００℃程度の
温度で膜構造が変化する材料、アルカリ元素の混入で比
抵抗値が変化する材料について、一般的に言えることで
ある。

【０１８５】［実施例２−５］実施例１と同様にして、
高抵抗膜２ (ＮｉＯ）の膜厚だけを変化させてスペーサ
１０２０を作製、同様の評価を行った。

【０１８６】表１に示すように、ＮｉＯ膜は１０ｎｍの
厚さ（実施例２）では、まだビーム吸引を抑えられな
い。

【０１８７】また、１００ｎｍの膜厚（実施例５）で
は、抵抗値が低くなりすぎて高電圧が印加できない。そ
こでＮｉＯ膜では、２０ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚が最適で
ある。

【０１８８】［実施例６−１１］実施例１と同様にし
て、実施例６−１１として、高抵抗膜２ (Ｆｅ₂Ｏ₃）
の膜厚だけを変化させてスペーサ１０２０を作製、同様
の評価を行った。

【０１８９】表１に示すように、この結果から、電子ビ
ームの吸引が抑制されたことが分かる。Ｆｅ₂Ｏ₃の膜
厚が６００ｎｍの実施例１１は耐久試験後リーク電流が
増大し、高電圧が印加できず使えなくなった。また画像
評価装置での耐久試験後スペーサ表面抵抗分布を調べる
と、膜厚１０ｎｍと２０ｎｍの実施例６、７はフェース
プレート側に高抵抗部分ができていることが分かった。
抵抗分布によってビームは反発されるはずだが、膜特性
はややビーム吸引気味で、ちょうどつりあっていると思
われる。しかし上記比較例のように場所ムラが見られ、
好ましくない。そこでＦｅ₂Ｏ₃膜では５０ｎｍから３
００ｎｍが最適膜厚である。

【０１９０】［実施例１２−１６］実施例１と同様にし
て、実施例１２−１６として、高抵抗膜２ (ＺｎＯ）の
膜厚だけを変化させてスペーサ１０２０を作製、同様の
評価を行った。

【０１９１】表１に示すように、５ｎｍの膜厚（実施例
１２）はビーム吸引が見られ、５０ｎｍ、１００ｎｍの
膜厚（実施例１５、１６）では膜が低抵抗化して高電圧
が印加できなくなった。そこで１０ｎｍ〜２０ｎｍが最
適膜厚である。

【０１９２】［実施例１７−２２］実施例１と同様にし
て、実施例１７−２２として、高抵抗膜２ (Ｃｒ
₂Ｏ₃）の膜厚だけを変化させてスペーサ１０２０を作
製、同様の評価を行った。

【０１９３】表１に示すように、１０ｎｍの膜厚（実施
例−１７）ではビーム吸引が見られた。６００ｎｍの膜
厚（実施例−２２）では、耐久試験後に大きなビームの
反発がみられた。これは、フェースプレート側に高抵抗
部分ができたためである。そこでＣｒ₂Ｏ₃膜では５０
ｎｍ〜３００ｎｍが最適膜厚である。

【０１９４】［比較例６−９］比較例６、７はＳｎ
Ｏ₂、比較例８、９はＡｕ材料を用いた例である。表１
に示すように、特にどちらも実施例のようなビーム吸引
を抑える効果が少ないことがわかる。

【０１９５】ＳｎＯ₂は２次電子放出の効率が大きく、
表面が正に帯電しやすいためと考えられる。Ａｕは表面
抵抗値を大きくするため膜厚を小さくした状態ではまだ
島状構造で、表面にやはり２次電子放出の効率の大きい
ＳｉＮ膜が露出しているためと考えられる。

【０１９６】

【表１】

【０１９７】

【発明の効果】マルチ電子源を用いた画像形成装置にお
いて構成要素であるスペーサなど絶縁性部材の表面に半
導電膜を次のような条件で設けることにより簡単な構成
で電子の到達位置ずれを防止して、信頼性の高い画像形
成装置を提供することができる。

【０１９８】単一の半導電材料を用いる場合は、膜厚を
２０ｎｍ以上にして、スペーサ１個当りのリーク電力を
１Ｗ以下になるように材料を選択する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である画像形成装置の、表示パ
ネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図２】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平
面図である。

【図３】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の一
部断面図である。

【図４】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を
例示した平面図である。

【図５】本発明の実施例である表示パネルのＡ−Ａ′断
面図である。

【図６】本発明の画像形成装置のスペーサの断面図であ
る。

【図７】実施例で用いた平面型の表面伝導型放出素子の
平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。

【図８】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す
断面図である。

【図９】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形であ
る。

【図１０】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、
放出電流Ｉｅの変化（ｂ）である。

【図１１】実施例で用いた垂直型の表面伝導型放出素子
の断面図である。

【図１２】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１３】実施例で用いた表面伝導型放出素子の典型的
な特性を示すグラフである。

【図１４】蛍光体の他の構成例を説明する為の図であ
る。

【図１５】従来知られた表面伝導型放出素子の一例の概
略図である。

【図１６】従来知られたＦＥ型素子の一例の概略図であ
る。

【図１７】従来知られたＭＩＭ型素子の一例の概略図で
ある。

【図１８】従来の画像形成装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１スペーサ基体２高抵抗膜６１下引き層６２低抵抗膜１００１，１０１１基材１００３，１００４配線電極１０１０，３１１８蛍光膜１０１２，３１１２電子放出素子１０１３行配線電極１０１４列配線電極１０１５，３１１５リアプレート１０１６，３１１６側壁１０１７，３１１７フェースプレート１０１８，３１１８蛍光膜１０１９，３１１９メタルバック１０２０，３１２０スペーサ１１０２，１１０３，３００４素子電極１１０４，３００５電導体薄膜１１０５電子放出部１１１３堆積物１１１４高電圧電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者黒田和生東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者高木博嗣東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空雰囲気を維持する外囲器と、電子を
放出するための電子源と、電子の衝突により発光する蛍
光体を有する画像形成部材と、電子を画像形成部材に向
けて加速するための加速電極と、耐気圧構造体としての
スペーサとを有する画像形成装置において、該スペーサが高抵抗膜により被覆されており、該スペー
サはあらかじめ本装置の組み立て行程における最高温度
以上の温度で熱処理されていることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記スペーサの熱処理が、前記本装置の
組み立て行程における最高温度での行程と同一の雰囲気
中で行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形
成装置。
【請求項３】前記スペーサを被覆する高抵抗膜が酸化
ニッケル、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化クロムから選ばれる
少なくとも１つの材料であることを特徴とする請求項１
又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記スペーサを被覆する高抵抗膜の厚み
が２０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記スペーサ１個当たりの消費電力が１
Ｗ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
か１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記スペーサがＮａを含有するガラスか
らなり、前記スペーサと高抵抗膜との中間に窒化シリコ
ン膜を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記高抵抗膜が前記電子源の駆動用配線
および前記加速電極に電気的に接続されている請求項１
乃至６のいずれか１項に項記載の画像形成装置。
【請求項８】前記抵抗膜が低抵抗膜を介して前記電子
源の駆動用配線および前記加速電極に電気的に接続され
ている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成
装置。
【請求項９】前記電子源が複数の表面伝導型電子放出
素子である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像
形成装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか１項に項記
載の画像形成装置において、前記スペーサが高抵抗膜に
より被覆されており、高抵抗膜がＮｉＯ膜の場合はその
膜厚が２０〜５０ｎｍであり、Ｆｅ₂Ｏ₃膜の場合はその
膜厚が５０〜３００ｎｍであり、ＺｎＯ膜の場合はその
膜厚が１０〜２０ｎｍであり、Ｃｒ₂Ｏ₃膜の場合はその
膜厚が５０〜３００ｎｍであることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか１項に項
記載の画像形成装置を用いたことを特徴とする画像表示
装置。